Współczesne metody analizy materiału biologicznego
2600-BM-WMBIOL-3-S1
Ćwiczenia laboratoryjne mają na celu uzyskanie podstawowych wiadomości dotyczących analizy spektrofotometrycznej enzymów i metabolitów.
Program ćwiczeń:
1. Ilościowe oznaczenie glukozy w materiale roślinnym metodą enzymatyczną z oksydazą glukozy. Analiza porównawcza metod ilościowego oznaczania białek.
2. Wyznaczanie parametrów kinetycznych (Km, Vmax, kcat) reakcji katalizowanej przez fosfatazę kwaśną z bulw ziemniaka. Weryfikacja parametrów kinetycznych różnymi metodami.
3. Identyfikacja i analiza witaminy D w materiale biologicznym metodą HPLC
Przedmiotem nauczania są też zmiany w budowie i funkcjonowaniu komórek zachodzące w różnych stanach chorobowych człowieka, analizowane na poziomie molekularnym i cytomorfologicznym. Analizowane są wyniki reakcji cytochemicznych wykrywania określonych typów molekuł, których poziom i/lub właściwości zmieniają się w tkankach różnych narządów w związku z procesami chorobowymi. Studenci, posługując się zmotoryzowanym systemem mikroskopowym, zapoznają się m.in. z technikami: uzyskiwania obrazów całego preparatu o wysokiej rozdzielczości, tworzenia trójwymiarowych modeli komórek, dekonwolucją, generowaniem z użyciem oprogramowania komputerowego trójwymiarowych modeli preparatów i przekrojów optycznych w dowolnie wybranych częściach preparatów, tworzeniem obrazów preparatów o pogłębionej ostrości, obrazowaniem z zastosowaniem fluorescencji. Korzystają ze sprzętu mikroskopowego i oprogramowania komputerowego w zakresie koniecznym do wykonywania obrazów materiału tkankowego.
Tematy zajęć:
1. Technika uzyskiwania obrazów całego preparatu mikroskopowego o wysokiej rozdzielczości.
2. Tworzenie trójwymiarowych modeli komórek i fragmentów tkanek. Konwolucja i dekonwolucja w mikroskopii.
3. Wybrane metody obrazowania w mikroskopii fluorescencyjnej.
Całkowity nakład pracy studenta
Godziny realizowane z udziałem nauczycieli (35 godz.) :
liczba godzin zajęć - 30 h
liczba godzin konsultacji - 5 h
Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta (15 godz.) :
praca indywidualna studenta i przygotowanie do zajęć i zaliczenia - 15 godzin
Łącznie: 50 godzin (2 ECTS)
Efekty uczenia się - wiedza
Student definiuje pojęcia: enzym, kinetyka reakcji enzymatycznych, metody enzymatyczne, metody spektrofotometryczne. Student wymienia i definiuje parametry kinetyczne enzymu (stała Michaelisa, stała katalityczna, energia aktywacji, stała specyficzności, stała inhibicji, IC50). Zna typy inhibicji i potrafi wykazać różnice między nimi. Zna podstawowe zagadnienia z biochemii dotyczące budowy i funkcji aminokwasów i białek. Student posiada podstawowe wiadomości dotyczące oznaczania ilościowego metabolitów i enzymów. Student zna podstawowe terminy dotyczące oddziaływań białko-białko. Zna zasady przygotowania krzywej kalibracyjnej do oznaczeń spektrofotometrycznych.
K_W01, K_W03, K_W04, K_W05, K_W14
Ponadto student wykazuje znajomość metod wykrywania molekuł, których ekspresja może znaleźć zastosowanie jako markery zmian chorobowych, w preparatach mikroskopowych. Opisuje metody obrazowania trójwymiarowego komórek oraz cyfrowej korekcji błędów odwzorowania, zarówno w świetle białym, jak i z wykorzystaniem fluorescencji. Rozumie zasady prowadzenia obserwacji i dokumentowania wyników badań.
K_W02, K_W05, K_W06, K_W15, K_W23, K_W20
Efekty uczenia się - umiejętności
Student:
- posługuje się pojęciami z zakresu biochemii,
-posiada umiejętność opisu procedury oczyszczania białek,
-potrafi wykonać elektroforetyczny rozdział białek według załączonej instrukcji,
- potrafi wykonać krzywą kalibracyjną do oznaczeń spektrofotometrycznych
- potrafi wykonać oznaczenia enzymatyczne
-potrafi opracować i krytycznie ocenić wyniki otrzymane w toku ćwiczeń laboratoryjnych
K_U01, K_U02,K_U04, K_U05, K_U11, K_U12
Ponadto student posiada umiejętność samodzielnej analizy mikroskopowej wyników reakcji immunohistochemicznych i hybrydyzacji in situ wykrywania określonych molekuł w standardowych preparatach cyto- i histo(pato)logicznych oraz w mikromacierzach tkankowych. Stosuje metody analizy materiału biologicznego z wykorzystaniem zmotoryzowanego systemu mikroskopowego. Posiada umiejętność dokumentowania i opracowywania wyników badań.
K_U02, K_U03, K_U07, K_U10, K_U12, K_U13, K_U21
Efekty uczenia się - kompetencje społeczne
Student:
- jest odpowiedzialny za bezpieczeństwo pracy własnej i innych
- potrafi pracować w zespole,
- ma krytyczne podejście do wiadomości związanych z budową, funkcją i analizą białek przekazywanych w środkach masowego przekazu,
- zna ograniczenia własnej wiedzy i umięjętności,
- dba o powierzony mu sprzęt
K_K02, K_K08, K_K10
Ponadto student ma świadomość odpowiedzialności za rzetelność przeprowadzanych analiz. Jest świadomy możliwości praktycznego wykorzystania obrazowania komórek i tkanek z użyciem mikroskopu najnowszej generacji w diagnostyce medycznej. Rozumie potrzebę dostosowania algorytmów rejestracji i analizy wyników reakcji cyto- i histochemicznych do indywidualnych potrzeb badawczych.
K_K01, K_K03, K_K04, K_K07
Metody dydaktyczne
laboratorium - samodzielna praca eksperymentalna studentów w zespołach 2-3 osobowych pod kierunkiem prowadzącego zajęcia
Na zajęciach laboratoryjnych studenci mają również możliwość nabycia umiejętności korzystania z unikalnej aparatury badawczej (zmotoryzowany system mikroskopowy najnowszej generacji). Potrzeba prowadzenia tych zajęć w grupach kilkuosobowych wynika ze względów bezpieczeństwa i higieny pracy (stosowanie odczynników chemicznych, źródeł promieniowania ultrafioletowego) oraz możliwości pełnego korzystania przez studentów z pracowni mikroskopowych.
Metody dydaktyczne poszukujące
- doświadczeń
- laboratoryjna
- ćwiczeniowa
Rodzaj przedmiotu
przedmiot fakultatywny
Wymagania wstępne
biochemia, genetyka, biologia komórki, histologia
Koordynatorzy przedmiotu
Kryteria oceniania
zaliczenie na ocenę na podstawie pisemnego kolokwium w formie testu wyboru (jedna odpowiedź prawidłowa spośród 4 wariantów) obejmująca wiadomości z instrukcji do ćwiczeń oraz materiał realizowany na zajęciach (proste przeliczenia stężeń, obliczenia aktywności enzymów i parametrów kinetycznych Km, Vmax, kcat)
Ocenę dostateczną uzyskają studenci których suma punktów stanowi- 55-60%, dostateczny plus - 61-70%, dobry - 71-80%, dobry plus 81-90%, bardzo dobry - 91-100% maksymalnej ilości punktów.
K_W03, K_W04, K_U01, K_U02, K_U04
Praktyki zawodowe
Literatura
Literatura podstawowa:
1. Gniot-Szulżycka J. i wsp. Materiały do ćwiczeń z biochemii. Białka. Wydawnictwo UMK Toruń 2004
2. Kłyszejko-Stefanowicz L. "Ćwiczenia z biochemii" PWN Warszawa
3. Doonan S. "Białka i peptydy" PWN Warszawa
4. "Pierwsze kroki analySIS", Soft Imaging System, Münster, Niemcy, 2003
5. Wegerhoff R., Weidlich O., Kässens M. – „Basics of Light Microscopy Imaging”, Git Verlag A Wiley Company, Darmstadt, Olympus, Hamburg, 2007
Literatura uzupełniająca:
Witwicki Ardelt, Elementy enzymologii PWN Warszawa 1984
Zgirski Gondko Obliczenia biochemiczne PWN Warszawa 1998
artykuły przeglądowe w czasopismach o zasięgu krajowym (np "Postępy Biochemii") i międzynarodowym (np. "Microscopy Today")
Więcej informacji
Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i
terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb: